激酶是一类从高能供体分子(如ATP)转移磷酸基团到特定靶分子(底物)的酶。虽然大部分激酶都催化相同的磷酰基转移反应,但是它们在结构,底物专一性,反应机理等方面表现出多样性。2013年,Li及其合作者1测定了具有活性的二酰基甘油激酶的晶体结构。它是个三聚体,活性位点是由不同亚基共用构成的,每条链只含有121个氨基酸残基,相对于其它激酶来说非常小,不具备一般激酶的四个特征2。它独特的结构导致活性位点比其它激酶更为简单。它为研究跨膜酶的结构和相关的催化机理提供了一个全新的视野。突变实验已确定了对催化反应及蛋白折叠起到关键作用的氨基酸残基3,但关于这些氨基酸残基在催化反应中的具体作用仍不清楚。为了从理论水平上详细研究二酰基甘油激酶的催化反应机理,我们首先使用分子动力学方法模拟得到初始反应构型,然后采用QM/MM模型计算研究反应机理。Walsh及其合作者发现4,当体系中存在第二个阳离子(如Mg2+,Zn2+,Mn2+等)时,酶活性有很大提高。因此,我们建立只含单个镁离子的体系和含有两个二价阳离子的体系,分别进行研究,确定氨基酸残基参与催化反应的详细机理,并分析与其他激酶反应机理的差异性。